土压平衡盾构推进操作

地铁隧道土压平衡盾构掘进施工技术盾构法隧道施工是一种在地面下暗挖建造隧道的施工方法，利用盾构作为开挖地下土体及支护土体和拼装隧道衬砌的机具，掘进1环，拼装1环，循环工作，直至完成整条隧道。构成盾构法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构机是与隧道形状一致的钢制外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。盾构是一个既能支承地层压力，又能在地层推进的圆形、矩形、马蹄形及其它特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置正面支撑体系以及开挖土体的刀盘，在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶，在盾构机中部设置拼装机用于管片拼装,盾构机尾部为3道钢刷用于盾尾密封防水。盾构掘进过程可划分为4个阶段:①负环段掘进(从拼装后靠管片起至盾尾离开出洞井内壁止)；②出洞段掘进(从盾尾离开出洞井内壁至盾尾离开出洞井内壁40m止)；③正常段掘进(从出洞段掘进结束到进洞段掘进开始)；④进洞段掘进(从盾构切口距接收外壁5倍盾构直径（约32m）起到盾构进洞止)。盾构法施工特点主要有以下几点：①一般不使用土体加固等辅助措施，节省费用；②③机械自动化程度高，施工速度快；④振动小、噪声低，对环境无污染；⑤对沿线居民生活、地下和地面建筑物影响小。⑥适用于松软含水地层及城市地下管线密布、施工条件困难地段的隧道施工，可在砂砾、砂、粉砂、黏土等压密程度低，软硬相间的地层，以及砂砾、砂层等地层中使用。盾构轴线控制基本操作要领：2、盾构轴线控制过程中可采用的4种纠偏方法：盾构纠偏千斤顶编组区域油压控制超挖刀的使用绞接千斤顶的使用1、盾构推进模式的选择：盾构推进模式手动操作模式联动操作模式盾构推进过程中的操作模式有两种：一种是联动方式，一种是手动方式。1、联动方式：优点：操作简单，避免了操作上可能存在的操作失误。缺点：PLC读取正面土压数据和自动调整螺旋机转速这一过程具有时间上的滞后性，如当正面土压过低时，螺旋机会自动停止，致使正面土压迅速上升并超过设定土压，螺旋机又会进入启动及高速旋转状态，迅速把土压降至设定土压以下，这样就形成了一个正面土压控制不稳定，土压变化幅度较大。2、手动方式：优点：操作员可根据正面土压值的变化迅速调整推进速度和螺旋机转速，正面土压基本能保持设定土压值，土压控制比较稳定。缺点：操作相对比较烦琐，操作时，必须不断调整螺旋机转速或推进速度。两种推进的操作方式的优缺点比选：千斤顶编组是通过对千斤顶的选用，使千斤顶合力位置和外力合力位置组成一个有利于纠偏的力偶，从而调整盾构机高程位置和平面位置。对千斤顶进行编组时必须注意以下几点：◆千斤顶只数应尽量多；◆管片纵缝处骑缝千斤顶（红色标注千斤顶）一定要用；◆不得停用作用于封顶块的千斤顶；◆应避免一次性大幅度纠偏，纠偏要做到“勤纠、少纠”，避免大幅度纠偏；◆每块管片（除封顶块外）保证至少2个千斤顶受力；◆由于作用于封顶块的千斤顶只有一个，如停用该千斤顶，在盾尾的磨擦作用下，封顶块环缝将出现开裂现象。◆纠偏量数值不得超过操作规程的规定值；◆防止相邻管片纵缝两侧受力不同，产生环面不平整。22201916151211107632121418517148913千斤顶区域油压调整盾构将千斤顶分为上、下、左、右四个区域，每个区域为一个油压系统。通过对各区域油压开度的调整，并结合各区段显示的推力值增加或减小各区域油压。当增加某区域或减小某区域油压的方法无法达到纠偏量时，我们采取降低其它3个区域油压，以此来进一步增加纠偏力偶。推力中心上下左右751mm27mm同步设定22号17号5号同步设定推力Gr.A2906KNGr.D2806KNGr.B1845KNGr.C3543KN总推力11100KN推进千斤顶行程22号789mm5号806mm5号779mm速度0.0cm/分17号2211123456789102120191817161514131230%30%90%70%10：30掘进中不能追加选择同步以外的千斤顶液压泵起动推进J选择补助操作什么意思？当无法通过千斤顶区域油压的调整和编组的方法完成纠偏时，我们通常采用超挖刀来改变前方阻力的合力位置，从而得到一个理想的纠偏力偶，来达到控制盾构轴线的目的，特别是在加固区域推进时，这种方法是非常有效的。但超挖刀的使用必须要注意以下几点：1、由于开挖刀在盾构掘进过程中可能会自动伸出，影响掘进轴线，故在盾构机在井下安装调试过程中应将超挖刀油管断开封头，待需要使用时再接上油管，使用结束继续断开油管接头；刀盘泵运转中伸出副主设定值现在值50mmmm050100超挖刀操作12345678910111213141516超挖刀角度超挖刀操作OFFON165度液压泵起动推进J选择补助操作25怎么改变阻力？刀盘泵设定值现在值超挖刀操作液压泵起动推进J选择补助操作2、在加固区刚开始开启超挖刀时，超挖刀的伸出量应该由小到大逐级调整，避免超挖刀的损伤；如下图，当在加固区开始采用超挖刀并初定超挖刀伸出设定值为50mm时，我们先开启刀盘先设定初始超挖量25mm，等刀盘旋转数转后，然后再把设定值调至50mm。50mmmm050超挖刀角度超挖刀操作OFFON165度运转中伸出副主10012345678910111213141516253、由于超挖区域设定时，超挖起始点即为超挖刀开始伸出的位置，超挖终点即为超挖刀开始缩进的位置，因此在设定超挖区域时，应充分考虑超挖刀因伸出和缩进的对起始点超挖产生的滞后性和超挖终点区域的扩大性。刀盘泵运转中伸出副主设定值现在值50mmmm050100超挖刀操作12345678910111213141516超挖刀角度超挖刀操作OFFON165度设定超挖区实际超挖区液压泵起动推进J选择补助操作如下图所示，刀盘顺时针旋转时，设定超挖区域11、12、13、14，但实际上超挖区域与设定超挖区有一定的偏差，实际超挖区域为12、13、14、15区域，而且偏差量还跟刀盘的转速和刀盘旋转方向有关，实际设定超挖区域时，考虑以上情况。绞接千斤顶是安装在盾构推进千斤顶前方，用于改变刀盘切削方向的千斤顶，绞接千斤顶的操作主要有以下几种：1、左绞：以左半区域绞接千斤顶回缩，右半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口向左转；2、右绞：以右半区域绞接千斤顶回缩，左半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口向右转；3、上绞：以上半区域绞接千斤顶回缩，下半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口上仰；4、下绞：以下半区域绞接千斤顶回缩，上半区域绞接千斤顶伸出的方式使盾构切口下磕。操作员可通过控制左绞（右绞、上绞、下绞）量的大小，来完成盾构的纠偏量。采用绞接千斤顶纠偏的优缺点：采用绞接千斤顶纠偏具有纠偏效果良好，灵活性强等特点，但由于在开启绞接千斤顶时对周围土体扰动比较大，不利于地面沉降的控制。和区域油压有什么区别？盾构出洞段推进控制要点：3、盾构出洞段盾构总推力和区域油压的控制；4、盾构出洞段管片上浮现象的原因和解决措施；5、盾构出加固区时的磕头现象和解决措施；2、盾构出洞段推进参数特点和解决方法；1、盾构出洞施工控制要点；地铁隧道土压平衡盾构出洞施工需要重点控制以下几点：1、盾构出洞施工前必须对加固土体进行取样试验确定其加固效果符合要求，此外需要在洞圈上钻至少5个孔观察出洞土体加固情况，在确保加固土体达到要求方可进行出洞施工；2、在盾构出洞施工过程中需要在盾构机上标识盾构刀盘接触土体以及盾构机切口出加固区具体位置以确定何时需要旋转刀盘、螺旋机以及进行同步注浆施工；3、刀盘贴近土体之前必须仔细检查和清理刀盘内可能由于凿洞门时落下的大石块，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力，盾尾刷内必须充分填满盾尾油脂；怎么加固？加国区域怎么定？4、待盾构机刀盘一接触加固土体就立即旋转刀盘并注入少量水以减少正面摩阻力，盾构进入土体后立即建立土压平衡（可利用反转螺旋机方式使正面充满土体），待正面压力达到平衡后正转螺旋机进行出土；5、在盾构出洞过程要加强观察止水装置密封效果，以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落；6、第一环负环拼装施工定位必须非常准确，可在盾壳上烧电焊条进行定位，要保证管片和盾构机下部的合理间隙；是什么东西？为什么要凸起？止水装置密封效果？一般怎么取值？7、负环脱出盾尾后必须立即对负环管片进行固定，管片下部用木楔子进行衬垫，两侧通过将管片注浆孔打穿，用螺栓和钢管进行焊接固定；8、盾构在加固区施工过程中要密切关注盾构推力和刀盘扭矩及后靠体系变形情况，根据观测情况及时对正面土体进行加水注泥以改善土体性质降低推力；9、由于前面几环负环管片均为开口环，盾构机上部千斤顶不能用，在盾构出洞过程中尽量开两侧腰部千斤顶，减少底部千斤顶油压以避免盾构机上浮；10、盾尾出工作井内壁后，立即用钢板与洞口环的预埋件焊接并进行同步注浆加固，若洞口出现漏水现象严重则由预设注浆管向洞圈周围内压注化学浆液。什么时候加泥？什么化学液？为什么开口？盾构出洞段推进参数的特点1刀盘油压较高，有时会出现刀盘卡死现象。2推进油压较高，总推力较大，油温较高。3螺旋机油压较高，转数较慢，出土速度较慢。解决方法1对刀盘前方土体进行适当的注水降温、润滑。2加强对刀盘主轴进行润滑油脂的压注，防止主轴温度过高。3对螺旋机内适当注水，适当加大土体的流动性，便于出土。4采用超挖刀对盾构周圈加固土体进行超挖，减少阻力。5减小推进速度，把刀盘转速调到最快挡，保证刀盘对前方土体的充分切削。螺旋机为什么油压要高？盾构进入加固区后正面土体强度较大，造成推进油压过高，加大了后靠钢支撑承受的荷载，为防止盾构后靠支撑变形过大，必须严格控制盾构推力的大小。（1）把盾构总推力控制在允许范围内，避免因盾构总推力过大造成后靠变形过大或破坏，导致管片位移。解决方法：根据后靠支撑的受力特点，进行受力计算，把总推力控制在允许的范围内。在推进过程中加水注泥降低正面摩阻力，为了减少注浆孔与加固土体间的摩擦作用，我们通常采用超挖刀对注浆孔所在位置进行超挖。注浆孔不是内置的吗？怎么会和加固土有摩擦力？详解一下这幅图（2）合理调整各区域油压开度，避免某区域压力过大。例如左区油压开度太小，虽然总油压并不大，但集中于其他区域的油压，特别是右区油压很大，于是右侧单跟竖向H型钢会受力过大而产生大幅度变形，造成右侧管片后移，影响管片与轴线间的垂直度，影响盾构平面控制。如上部区域油压过大会产生成环管片上翻现象，使管片高程偏离轴线。解决方法：严格控制各区域油压大小，防止油压集中于某个区域，使该区域对应的后靠受力过大。由于拼装第一环闭口管片时可使整环管片适当下翻来平衡千斤顶推力作用下的上翻量。盾构出洞段盾构上浮现象的原因：目前地铁盾构隧道出洞施工过程中盾构机以及管片容易上浮，造成隧道上浮的原因主要有以下几点：１、洞口土体加固强度较高，盾构推进推力较高，盾构机容易上浮；2、盾构工作井内负环管片为开口环，盾构出洞在基座上推进过程中上部千斤顶不能受力，这样容易造成盾构机上抬；3、在出洞段下坡推进时，盾构在加固区压坡时上部千斤顶往往大于下部千斤顶的油压，这样就形成了一个向上偏心的轴向力，当下坡坡度变大时，千斤顶对出洞段管片的作用力会形成一个向上的分力，导致隧道管片上浮。盾构出洞段盾构上浮现象的原因：解决方法：1、根据隧道上浮的量，适当降低盾构推进高程，如上浮量为40mm时，可把盾构掘进高程控制在-30mm左右，来抵消管片上浮的高程量；2、加强盾构上部区域的注浆，及时填充上部区域盾构与管片间的空隙，防止管片上部产生空隙。4、在盾构出洞施工过程中会在洞圈内布置两根导向轨道，导向轨道为水平布置的，而盾构出洞一般为下坡推进，后靠和基座也会做成相应坡度，当盾构机从基座进入导向轨道时头部势必会抬起；5、由于加固区土体自立性比较强，管片推出盾尾后，加固土体可能不会对管片产生套箍作用，导致此